DE102018218449A1 - Protection against accidental contact for radio interference suppressed voltage transformers in a potential-free DC voltage network - Google Patents

Protection against accidental contact for radio interference suppressed voltage transformers in a potential-free DC voltage network Download PDF

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Rupert Fackler
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Abstract

Spannungswandler (1) zur Wandlung zwischen einer Gleichspannung an einem Gleichspannungstor (2) und einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannung an einem Wechselspannungstor (3) durch zeitliche Taktung eines elektronischen Schaltwerks (4), über das jede Phase (3a-3c) des Wechselspannungstors (3) wahlweise mit dem Pluspol oder mit dem Minuspol des Gleichspannungstors (2) verbindbar ist, wobei der Pluspol, und/oder der Minuspol, des Gleichspannungstors (2) über mindestens einen Kondensator (5, 5a, 5b) mit einem Masseanschluss (7) verbunden ist, wobei der Masseanschluss (7) mit einer externen Masse (7a) verbindbar ist und wobei die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) über mindestens ein Schaltelement (6, 6a, 6b) geführt ist.Elektrischer Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug (100).Kraftfahrzeug (100) mit dem elektrischen Antriebsstrang (10).Voltage converter (1) for converting between a DC voltage at a DC voltage gate (2) and a single or multi-phase AC voltage at an AC voltage gate (3) by timing an electronic switching device (4), via which each phase (3a-3c) of the AC voltage gate ( 3) can optionally be connected to the positive pole or to the negative pole of the DC voltage gate (2), the positive pole and / or the negative pole of the DC voltage gate (2) being connected to a ground connection (7) via at least one capacitor (5, 5a, 5b) is connected, the ground connection (7) being connectable to an external ground (7a) and the connection between the capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) being made via at least one switching element (6, 6a, 6b) Electric drive train (10) for a motor vehicle (100). Motor vehicle (100) with the electrical drive train (10).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Spannungswandler, die beispielsweise in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden können und mit einem oder mehreren Kondensatoren funkentstört sind.The present invention relates to voltage converters which can be used, for example, in electrically driven vehicles and which are radio interference suppressed with one or more capacitors.
  • Stand der TechnikState of the art
  • Elektromotoren im Antriebsstrang elektrisch angetriebener Fahrzeuge werden in der Regel mit einer mehrphasigen Wechselspannung gespeist. Die elektrische Energie wird an Bord des Fahrzeugs von Batterien, Brennstoffzellen oder anderen Energiequellen meist als Gleichspannung zur Verfügung gestellt. Die mehrphasige Wechselspannung wird aus dieser Gleichspannung mit einem Inverter erzeugt. Dazu werden die Phasen der Wechselspannungsversorgung für den Elektromotor in schneller zeitlicher Taktung wechselweise mit dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden. Dies wird über eine Anordnung aus Schaltelementen in dem Inverter realisiert.Electric motors in the drive train of electrically powered vehicles are generally fed with a multi-phase AC voltage. The electrical energy is usually provided on board the vehicle by batteries, fuel cells or other energy sources as DC voltage. The multi-phase AC voltage is generated from this DC voltage with an inverter. For this purpose, the phases of the AC voltage supply for the electric motor are alternately connected to the positive pole and the negative pole of the DC voltage source in rapid time intervals. This is implemented via an arrangement of switching elements in the inverter.
  • Durch die zeitliche Taktung ist die Wechselspannung mit hochfrequenten Störungen beaufschlagt, die zwar den Betrieb des Elektromotors nicht behindern, aber über die Verbindung des Elektromotors mit der Fahrzeugmasse in metallische Strukturen des Fahrzeugs eingekoppelt werden. Die metallische Strukturen können dann wie Sendeantennen wirken und die Störungen in die Umgebung abstrahlen, was nicht vereinbar mit den Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist. Eine Möglichkeit, die Störungen zu unterdrücken, besteht darin, das den Inverter speisende Gleichspannungsnetz über sogenannte Y-Kondensatoren mit der Fahrzeugmasse zu verbinden.Due to the timing, the AC voltage is subjected to high-frequency interference, which does not hinder the operation of the electric motor, but is coupled into metallic structures of the vehicle via the connection of the electric motor to the vehicle mass. The metallic structures can then act like transmitting antennas and radiate the interference into the environment, which is not compatible with the requirements for electromagnetic compatibility (EMC). One way of suppressing the interference is to connect the DC voltage supply feeding the inverter to the vehicle ground via so-called Y capacitors.
  • Da die Zwischenkreisspannung typischerweise mehrere hundert Volt beträgt und somit für Menschen bei Berührung gefährlich ist, gibt es regulatorische Vorgaben dahingehend, wieviel Energie maximal kapazitiv im Gleichspannungsnetz gespeichert werden darf. Die EP 2 763 868 B1 schlägt darüber hinaus vor, Kondensatoren des Zwischenkreises bei bestimmten Ereignissen, insbesondere bei Unfällen, kontrolliert zu entladen.Since the intermediate circuit voltage is typically several hundred volts and is therefore dangerous for people when touched, there are regulatory requirements regarding the maximum amount of energy that can be capacitively stored in the DC voltage network. The EP 2 763 868 B1 also suggests that the DC link capacitors be discharged in a controlled manner during certain events, particularly in the event of an accident.
  • Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
  • Im Rahmen der Erfindung wurde ein Spannungswandler zur Wandlung zwischen einer Gleichspannung an einem Gleichspannungstor und einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannung an einem Wechselspannungstor entwickelt. Die Wandlung geschieht durch zeitliche Taktung eines elektronischen Schaltwerks, über das jede Phase des Wechselspannungstors wahlweise mit dem Pluspol oder mit dem Minuspol des Gleichspannungstors verbindbar ist. Der Pluspol, und/oder der Minuspol, des Gleichspannungstors ist über mindestens einen Kondensator mit einem Masseanschluss verbunden, der wiederum mit einer externen Masse, wie beispielsweise einer Fahrzeugmasse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, verbindbar ist. Die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss ist über mindestens ein Schaltelement geführt.In the context of the invention, a voltage converter for converting between a DC voltage at a DC voltage gate and a single-phase or multi-phase AC voltage at an AC voltage gate was developed. The conversion takes place by timing an electronic switching mechanism, via which each phase of the AC voltage gate can be connected either to the positive pole or to the negative pole of the DC voltage gate. The positive pole and / or the negative pole of the DC voltage gate is connected to a ground connection via at least one capacitor, which in turn can be connected to an external ground, such as a vehicle ground of an electrically driven vehicle. The connection between the capacitor and the ground connection is made via at least one switching element.
  • Es wurde erkannt, dass speziell bei der Verwendung des Spannungswandlers in einem Fahrzeug das Gefahrenpotential der im Kondensator gespeicherten Energie drastisch reduziert wird, wenn der Kondensator durch das Schaltelement von der Fahrzeugmasse getrennt ist.It was recognized that especially when using the voltage converter in a vehicle, the risk potential of the energy stored in the capacitor is drastically reduced if the capacitor is separated from the vehicle ground by the switching element.
  • Ist ein Pol des Kondensators mit der Fahrzeugmasse verbunden, wird dadurch die Potentialfreiheit des Gleichspannungsnetzes aufgehoben. Eine auf Erdpotential stehende Person muss also nur noch den Pol des Gleichspannungsnetzes berühren, an dem der Kondensator angeschlossen ist, um den Stromkreis zu schließen und einen elektrischen Schlag zu erhalten. Wenn beide Pole des Gleichspannungstors (und damit des Gleichspannungsnetzes) jeweils über einen Kondensator mit der Fahrzeugmasse verbunden sind, ist es gleichgültig, welcher dieser Pole berührt wird.If one pole of the capacitor is connected to the vehicle ground, the potential-free nature of the DC voltage network is eliminated. A person standing at ground potential therefore only has to touch the pole of the DC voltage network to which the capacitor is connected in order to close the circuit and receive an electric shock. If both poles of the DC voltage gate (and thus of the DC voltage network) are each connected to the vehicle ground via a capacitor, it does not matter which of these poles is touched.
  • Ist hingegen die Verbindung zwischen dem Kondensator und der Fahrzeugmasse getrennt, so ist ein Pol des Kondensators für einen Menschen, der das Fahrzeug normal bedient und beispielsweise zum Aufladen der Traktionsbatterie an einem Ladeanschluss hantiert, nicht mehr zugänglich. In Kontakt mit beiden Polen des Kondensators könnte nur derjenige kommen, der das Gehäuse des Spannungswandlers unbefugt öffnet unter Missachtung der angebrachten Warnungen, dass das Gerät auch nach dem Abkoppeln vom Gleichspannungsnetz des Fahrzeugs noch gespeicherte Energie enthält.If, on the other hand, the connection between the capacitor and the vehicle ground is disconnected, a pole of the capacitor is no longer accessible to a person who operates the vehicle normally and, for example, works on a charging connection to charge the traction battery. Only those who could unauthorizedly open the housing of the voltage transformer, ignoring the warnings that the device still contains stored energy after disconnection from the vehicle's DC network, could come into contact with both poles of the capacitor.
  • Somit fällt der solchermaßen abgeschaltete Kondensator aus der Bilanz der möglicherweise für Menschen gefährlichen Energie vollkommen heraus. Dies ist insbesondere in Situationen von Vorteil, in denen das Fahrzeug an einer Ladestation angeschlossen ist, denn in diesem Moment wird auch in den Ladekabeln und in der Ladestation selbst Energie gespeichert, und für die Beurteilung der Gefährlichkeit kommt es auf die insgesamt, d.h. in Fahrzeug, Kabeln und Ladestation, gespeicherte Energie an.Thus, the capacitor that is switched off in this way falls completely out of the balance of the energy which may be dangerous for humans. This is particularly advantageous in situations in which the vehicle is connected to a charging station, because at this moment energy is also stored in the charging cables and in the charging station itself, and the overall hazard, i.e. stored energy in the vehicle, cables and charging station.
  • Es mag auf den ersten Blick widersinnig erscheinen, ausgerechnet einen Kondensator, der einem so wichtigen Zweck wie der Funkentstörung dient, seiner Funktion zu berauben. Die Erfinder haben erkannt, dass die aus dem Spannungswandler auf das Wechselspannungstor aufgeprägten Störungen nur dann zur Abstrahlung kommen, wenn der Elektromotor aktiv ist und die Störungen somit zur Fahrzeugmasse gelangen können. Dies ist aber zugleich der Zustand, in dem das Fahrzeug in Bewegung ist und von Menschen außerhalb des Fahrzeugs nicht berührt werden kann. Wenn das Fahrzeug hingegen steht und berührt werden kann, ist der Elektromotor nicht aktiv, und die Wirkung der Entstörkondensatoren wird nicht benötigt.At first glance, it may seem absurd to deprive a capacitor of all functions, which serves an important purpose such as radio interference suppression. The inventors have recognized that those impressed from the voltage converter on the AC voltage gate Interference is only emitted when the electric motor is active and the interference can therefore reach the vehicle ground. However, this is also the state in which the vehicle is in motion and cannot be touched by people outside the vehicle. However, if the vehicle is stationary and can be touched, the electric motor is not active and the effect of the interference suppression capacitors is not required.
  • Anders als beim Entladen des Kondensators gibt es beim Wegschalten mit dem Schaltelement keinen Zielkonflikt zwischen einem hohen Isolationswiderstand einerseits und einem niedrigen Entladewiderstand andererseits, und das Wegschalten funktioniert unabhängig von der Kapazität des Kondensators. Somit fällt die bisherige sicherheitstechnische Begrenzung der Kapazität vollständig weg. Es gibt also auch keinen Zielkonflikt mehr zwischen guter Entstörwirkung, für die eine hohe Kapazität vorteilhaft ist, und Personenschutz, für den eine geringe Kapazität besser ist. Es können Kondensatoren mit größerer, bislang nicht zulässiger Kapazität eingesetzt werden. Abgesehen von der besseren Entstörwirkung haben diese Kondensatoren zum Teil deutliche Vorteile in Bezug auf den erforderlichen Bauraum im Vergleich zu den bislang eingesetzten toroidförmigen Kondensatoren mit geringerer Kapazität.Unlike when discharging the capacitor, there is no conflict of objectives between a high insulation resistance on the one hand and a low discharge resistance on the other hand when switching off with the switching element, and the switching off works independently of the capacitance of the capacitor. The previous safety-related limitation of the capacity is therefore completely eliminated. So there is no longer a conflict of aims between good interference suppression, for which a high capacity is advantageous, and personal protection, for which a low capacity is better. Capacitors with a larger, previously not permissible capacitance can be used. In addition to the better interference suppression effect, these capacitors sometimes have clear advantages in terms of the required installation space in comparison to the toroidal capacitors with lower capacitance used to date.
  • Somit weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kondensator eine Kapazität von mindestens 500 nF, bevorzugt von mindestens 1 µF und ganz besonders bevorzugt von mindestens 10 µF auf. Die konkret zu wählende Kapazität wird durch die zu filternde Frequenz gegeben.Thus, in an advantageous embodiment, the capacitor has a capacitance of at least 500 nF, preferably of at least 1 μF and very particularly preferably of at least 10 μF. The specific capacity to be selected is given by the frequency to be filtered.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spannungswandler dazu ausgebildet, mit dem Schaltelement die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss zu unterbrechen, wenn auf den Spannungswandler eine Beschleunigungs- oder Verzögerungskraft wirkt, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Eine solche Beschleunigungs- oder Verzögerungskraft kann beispielsweise bei einem Unfall wirken. Nach einem Unfall ist es besonders wichtig, das Fahrzeug berührsicher zu machen, damit Rettungskräfte bei den Rettungsarbeiten nicht gefährdet werden.In a further particularly advantageous embodiment, the voltage converter is designed to use the switching element to interrupt the connection between the capacitor and the ground connection when an acceleration or deceleration force acting on the voltage converter exceeds a predetermined threshold value. Such an acceleration or deceleration force can act, for example, in an accident. After an accident, it is particularly important to make the vehicle safe to touch so that rescue workers are not endangered during the rescue work.
  • Beispielsweise kann der Spannungswandler mit einem Beschleunigungssensor gekoppelt sein und in Antwort darauf, dass eine hohe Beschleunigung registriert wurde, das Schaltelement ansteuern. Es kann aber auch beispielsweise das Schaltelement selbst dazu ausgebildet sein, bei hohen Beschleunigungskräften die Verbindung des Kondensators zum Masseanschluss zu unterbrechen. Hierzu kann beispielsweise eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, die bei der Krafteinwirkung zerstört wird. Die Verbindung wird also auch dann zwangsläufig unterbrochen, wenn keine Steuergeräte oder Mikrocontroller des Fahrzeugs mehr funktionsfähig sind.For example, the voltage converter can be coupled to an acceleration sensor and, in response to the fact that a high acceleration has been registered, actuate the switching element. However, the switching element itself can also be designed, for example, to interrupt the connection of the capacitor to the ground connection at high acceleration forces. For this purpose, a predetermined breaking point can be provided, for example, which is destroyed when the force is applied. The connection is inevitably interrupted even if the vehicle's control units or microcontrollers are no longer functional.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spannungswandler dazu ausgebildet, mit dem Schaltelement die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss herzustellen, wenn ein an das Wechselspannungstor des Spannungswandlers angeschlossener Verbraucher aktiviert wird, und die Verbindung wieder zu trennen, wenn der Verbraucher deaktiviert wird. Wie zuvor beschrieben, werden beispielsweise bei der Anwendung des Spannungswandlers in einem Fahrzeug Funkstörungen nur dann abgestrahlt, wenn der mit dem Spannungswandler versorgte Motor aktiv ist. Wenn der Motor nicht aktiv ist, steht das Fahrzeug. Indem nun in diesem Zustand die Verbindung zum Masseanschluss getrennt wird, ist immer dann, wenn das Fahrzeug prinzipiell für Menschen außerhalb des Fahrzeugs berührbar ist, maximale Berührsicherheit gegeben.In a further particularly advantageous embodiment, the voltage converter is designed to use the switching element to establish the connection between the capacitor and the ground connection when a consumer connected to the AC voltage gate of the voltage converter is activated, and to disconnect the connection again when the consumer is deactivated. As described above, radio interference is only emitted when the voltage converter is used in a vehicle, for example, when the motor supplied with the voltage converter is active. If the engine is not active, the vehicle is at a standstill. By now disconnecting the connection to the ground connection in this state, maximum contact security is provided whenever the vehicle can in principle be touched by people outside the vehicle.
  • Für das reversible Schalten ist prinzipiell jeder reversible elektrische Schalter geeignet, so auch beispielsweise ein elektromechanisches Relais. Eine höhere Zuverlässigkeit und Verschleißfestigkeit insbesondere bei sehr häufigen Schaltvorgängen kann mit Halbleiterschaltern erreicht werden. Daher umfasst das Schaltelement in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung eine Anordnung aus mindestens zwei Transistoren, wobei die Transistoren Bipolartransistoren und/oder Feldeffekttransistoren umfassen und wobei die durch die jeweilige Kollektor-Emitter-Strecke, bzw. durch die jeweilige Source-Drain-Strecke, definierten Durchlassrichtungen der Transistoren antiseriell zueinander geschaltet sind. Die antiserielle Schaltung wird benötigt, da eine Kollektor-Emitter-Strecke, bzw. eine Source-Drain-Strecke, nur Spannungen einer Polarität blockieren kann und die Polarität, mit der der Kondensator aufgeladen ist, nicht von vornherein feststeht.In principle, any reversible electrical switch is suitable for reversible switching, for example an electromechanical relay. Higher reliability and wear resistance, especially with very frequent switching operations, can be achieved with semiconductor switches. Therefore, in a further particularly advantageous embodiment, the switching element comprises an arrangement of at least two transistors, the transistors comprising bipolar transistors and / or field-effect transistors, and those defined by the respective collector-emitter path or by the respective source-drain path Forward directions of the transistors are connected in antiseries to one another. The antiserial circuit is required because a collector-emitter path, or a source-drain path, can only block voltages of one polarity and the polarity with which the capacitor is charged is not known from the outset.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss über eine Reihenschaltung aus mehreren Schaltelementen geführt. Sollte ein Schaltelement funktionsunfähig sein und die Verbindung nicht mehr unterbrechen können, so kann das andere Schaltelement diese Funktion übernehmen. Der Personenschutz ist also nach wie vor gewährleistet, so dass es bei der Fehlfunktion eines Schalters also beispielsweise nach wie vor zulässig ist, ein Fahrzeug mit dem Spannungswandler an einer Ladestation aufzuladen. In a further particularly advantageous embodiment, the connection between the capacitor and the ground connection is made via a series circuit comprising a plurality of switching elements. If one switching element is inoperable and can no longer interrupt the connection, the other switching element can take over this function. Personal protection is thus still guaranteed, so that in the event of a switch malfunctioning, for example, it is still permissible to charge a vehicle with the voltage converter at a charging station.
  • Wäre die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss nicht mehr unterbrechbar und wäre bei der Verbindung mit einer Ladestation die höchstzulässige Kapazität überschritten, müsste die Ladefunktion des Fahrzeugs aus Sicherheitsgründen gesperrt werden. Die Reichweite des Fahrzeugs wäre dann durch den aktuell vorhandenen Energievorrat begrenzt.If the connection between the capacitor and the ground connection could no longer be interrupted and the maximum permissible capacity would be exceeded when connecting to a charging station, the charging function of the vehicle would have to be deactivated Be blocked for security reasons. The range of the vehicle would then be limited by the current energy supply.
  • Wenn hingegen ein Schalter dahingehend versagt, dass die Verbindung des Kondensators zum Masseanschluss nicht mehr herstellbar ist, so ist dies für Menschen nicht unmittelbar gefährlich, sondern es wird lediglich die Funkentstörung durch den Kondensator wirkungslos. Auch dieser Zustand sollte zeitnah behoben werden, er ist jedoch nicht so kritisch, dass die Weiterfahrt sofort unterbunden werden und ein teurer Pannendienst in Anspruch genommen werden muss.If, on the other hand, a switch fails so that the connection of the capacitor to the ground connection can no longer be established, this is not immediately dangerous for people, but only the radio interference suppression by the capacitor becomes ineffective. This condition should also be remedied promptly, but it is not so critical that the onward journey must be stopped immediately and an expensive breakdown service must be used.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind Diagnosemittel vorgesehen, die dazu ausgebildet sind, die korrekte Funktion, und/oder den tatsächlichen Schaltzustand, mindestens eines Schaltelements zu erfassen. Zum einen kann auf Grund der sicherheitsrelevanten Funktion des Schaltelements eine regulatorische Verpflichtung entstehen, das Schaltelement diagnosefähig zu machen. Zum anderen ist der Zustand, in dem die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss dauerhaft unterbrochen ist, im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) unerwünscht. Gerade beim Einsatz des Spannungswandlers in einem Fahrzeug wird das Fahrzeug ohne wirksame Funkentstörung zu einer nur schwer ortbaren, weil nur sporadisch aktiven und gleichzeitig mobilen, Quelle für breitbandige Funkstörungen. Da sich diese Störungen nicht unmittelbar auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirken, bleibt die Fehlfunktion für den Fahrer ohne Diagnosemittel zunächst unbemerkt, bis die Bundesnetzagentur das Fahrzeug als Störquelle ermittelt hat und entsprechende Folgekosten anfallen.In a further particularly advantageous embodiment, diagnostic means are provided which are designed to detect the correct function and / or the actual switching state of at least one switching element. On the one hand, due to the safety-relevant function of the switching element, a regulatory obligation can arise to make the switching element diagnosable. On the other hand, the state in which the connection between the capacitor and the ground connection is permanently interrupted is undesirable with regard to electromagnetic compatibility (EMC). Especially when using the voltage converter in a vehicle, the vehicle without effective radio interference suppression becomes a source of broadband radio interference that is difficult to locate because it is only sporadically active and at the same time mobile. Since these faults do not have a direct impact on the driving behavior of the vehicle, the malfunction for the driver without diagnosis means initially remains unnoticed until the Federal Network Agency has determined the vehicle as the source of the fault and corresponding follow-up costs are incurred.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens ein Schaltelement als Umschalter zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung ausgebildet. Das Schaltelement verbindet den Masseanschluss, oder ein zwischen dieses Schaltelement und den Masseanschluss geschaltetes weiteres Schaltelement, in der ersten Schaltstellung mit einer Spannungsquelle für ein Testpotential und in der zweiten Schaltstellung mit dem Kondensator. Die Diagnosemittel umfassen Mittel zur Überwachung des Testpotentials. Es kann dann beispielsweise bei Inbetriebnahme des Spannungswandlers, und/oder wiederkehrend während des Betriebes, ein Testprogramm gefahren werden, in dem Kombinationen der Schaltstellungen vorhandener Schaltelemente eingestellt werden und Messungen der Testpotentiale mit den zu erwartenden Werten verglichen werden.In a further particularly advantageous embodiment, at least one switching element is designed as a switch between a first switching position and a second switching position. The switching element connects the ground connection, or a further switching element connected between this switching element and the ground connection, in the first switching position to a voltage source for a test potential and in the second switching position to the capacitor. The diagnostic means comprise means for monitoring the test potential. A test program can then be run, for example when the voltage converter is started up and / or recurrently during operation, in which combinations of the switching positions of existing switching elements are set and measurements of the test potentials are compared with the values to be expected.
  • Alternativ oder auch in Kombination umfassen die Diagnosemittel in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung eine Spannungsquelle, die mit der dem Masseanschluss abgewandten Seite mindestens eines Schaltelements verbunden ist, und Mittel zur Überwachung des Potentials auf dieser Seite des Schaltelements. Diese Ausgestaltung setzt nicht voraus, dass das Schaltelement ein Umschalter ist, sondern funktioniert auch mit Schaltelementen, die die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss nur entweder verbinden oder trennen können, wie beispielsweise die zuvor beschriebenen Anordnungen aus Transistoren.Alternatively or also in combination, in a further particularly advantageous embodiment the diagnostic means comprise a voltage source which is connected to the side of at least one switching element facing away from the ground connection, and means for monitoring the potential on this side of the switching element. This configuration does not presuppose that the switching element is a changeover switch, but also works with switching elements that can only either connect or disconnect the connection between the capacitor and the ground connection, such as the arrangements of transistors described above.
  • Wie zuvor beschrieben, ist eine wesentliche Anwendung des Spannungswandlers die Versorgung eines Elektromotors in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf einen elektrischen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit dem beschriebenen Spannungswandler sowie einem mit dem Wechselspannungstor des Spannungswandlers verbundenem Elektromotor.As described above, an essential application of the voltage converter is to supply an electric motor in an electrically driven vehicle. Therefore, the invention also relates to an electric drive train for a motor vehicle with the voltage converter described and an electric motor connected to the AC voltage gate of the voltage converter.
  • Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Kraftfahrzeug mit diesem Antriebsstrang, wobei der Elektromotor und der Masseanschluss des Spannungswandlers mit einer gemeinsamen Masse des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Auf diese Weise werden die aus dem Spannungswandler in den Elektromotor und von dort in die Masse des Kraftfahrzeugs eingekoppelten StörungenFurthermore, the invention also relates to a motor vehicle with this drive train, the electric motor and the ground connection of the voltage converter being connected to a common ground of the motor vehicle. In this way, the interference injected from the voltage converter into the electric motor and from there into the mass of the motor vehicle
  • Der Strompfad von dem Punkt, an dem der Elektromotor mit der Masse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, bis zu dem Punkt, an dem der Masseanschluss des Spannungswandlers mit der Masse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, sollte eine möglichst geringe Fläche aufspannen. Auf diese Weise wird die Länge der für die Abstrahlung von Störungen wirksamen Antenne, und somit der Wirkungsgrad für diese Abstrahlung, deutlich vermindert.The current path from the point at which the electric motor is connected to the ground of the motor vehicle to the point at which the ground connection of the voltage converter is connected to the ground of the motor vehicle should cover the smallest possible area. In this way, the length of the antenna effective for the emission of interference, and thus the efficiency for this radiation, is significantly reduced.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Kraftfahrzeug eine wiederaufladbare Batterie zur Speisung des Antriebsstrangs sowie eine Sicherheitseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, in Antwort auf eine Feststellung durch Diagnosemittel des Spannungswandlers, dass auf Grund einer Fehlfunktion eines oder mehrerer Schaltelemente die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss des Spannungswandlers nicht unterbrochen werden kann, das Aufladen der Batterie aus einer fahrzeugexternen Energiequelle zu unterbinden. Auf diese Weise werden Situationen, in denen durch den Anschluss der fahrzeugexternen Energiequelle die insgesamt kapazitiv gespeicherte Energie einen kritischen Wert überschreitet, vorteilhaft vermieden. Zugleich wird der Fahrer unter Reparaturzwang gesetzt, da das Fahrzeug in dem potentiell unsicheren Zustand nur noch nutzbar ist, soweit der in der Batterie aktuell vorhandene Energievorrat reicht. In a further advantageous embodiment, the motor vehicle comprises a rechargeable battery for feeding the drive train and a safety device which is designed, in response to a determination by diagnostic means of the voltage converter, that due to a malfunction of one or more switching elements, the connection between the capacitor and the The ground connection of the voltage converter cannot be interrupted to prevent the battery from being charged from an energy source external to the vehicle. In this way, situations in which the total capacitively stored energy exceeds a critical value due to the connection of the vehicle-external energy source are advantageously avoided. At the same time, the driver is forced to repair, since the vehicle can only be used in the potentially unsafe condition if the energy currently available in the battery is sufficient.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Kraftfahrzeug eine Sicherheitseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, in Antwort auf eine Feststellung durch Diagnosemittel des Spannungswandlers, dass auf Grund einer Fehlfunktion eines oder mehrerer Schaltelemente die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Masseanschluss des Spannungswandlers nicht hergestellt werden kann, eine Warnung an den Fahrer auszugeben und nach Ablauf einer vorgegebenen Fahrstrecke oder Zeit eine erneute Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs zu unterbinden, und/oder die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors einzuschränken. Wie zuvor beschrieben, ist eine ständig unterbrochene Verbindung nicht akut gefährlich, führt aber dazu, dass das Fahrzeug den Anforderungen in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) nicht mehr genügt. Da die Erfüllung dieser Anforderungen eine Voraussetzung für die Zulassung des Fahrzeugs ist und der Fahrer generell für den technisch einwandfreien Zustand seines Fahrzeugs verantwortlich ist, ist es angebracht, den Fahrer auch in dieser Fehlersituation unter Reparaturzwang zu setzen.In a further advantageous embodiment, the motor vehicle comprises a safety device which is designed, in response to a determination by diagnostic means of the voltage converter, that the connection between the capacitor and the ground connection of the voltage converter cannot be established due to a malfunction of one or more switching elements, to issue a warning to the driver and to prevent the motor vehicle from being started up again after a predetermined driving distance or time, and / or to limit the speed and / or torque of the electric motor. As described above, a constantly interrupted connection is not acutely dangerous, but it means that the vehicle no longer meets the requirements with regard to electromagnetic compatibility (EMC). Since the fulfillment of these requirements is a prerequisite for the approval of the vehicle and the driver is generally responsible for the technically perfect condition of his vehicle, it is appropriate to force the driver to repair even in this fault situation.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are described in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to figures.
  • FigurenlisteFigure list
  • Es zeigt:
    • 1 Beispielhafte schematische Darstellung eines Spannungswandlers 1 in einem Antriebsstrang 10, der in einem Kraftfahrzeug 100 verbaut ist;
    • 2 Beispielhafte schematische Detailansicht von Schaltelementen 6a, 6b, die als Umschalter ausgebildet sind, und zugehörigen Diagnosemitteln 8;
    • 3 Beispielhafte schematische Detailansicht transistorierter Schaltelemente 6a, 6b und zugehöriger Diagnosemittel 8.
    It shows:
    • 1 Exemplary schematic representation of a voltage converter 1 in a drivetrain 10th in a motor vehicle 100 is installed;
    • 2nd Exemplary schematic detailed view of switching elements 6a , 6b , which are designed as change-over switches, and associated diagnostic means 8th ;
    • 3rd Exemplary schematic detailed view of transistorized switching elements 6a , 6b and associated diagnostic tools 8th .
  • Nach 1 dient der Spannungswandler 1 im Antriebsstrang 10 des Kraftfahrzeugs 100 dazu, eine an seinem Gleichspannungstor 2 anliegende Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung zu wandeln, die an den drei Phasen 3a, 3b, 3c seines Wechselspannungstors 3 ausgegeben wird. Mit dieser Wechselspannung wird der Elektromotor 11 im Antriebsstrang 10 gespeist. Die Wandlung geschieht durch zeitliche Taktung eines elektronischen Schaltwerks 4, das nicht weiter im Detail dargestellt ist.To 1 serves the voltage converter 1 in the drive train 10th of the motor vehicle 100 to it, one at its DC gate 2nd convert the applied DC voltage into a three-phase AC voltage on the three phases 3a , 3b , 3c its AC voltage gate 3rd is issued. With this AC voltage, the electric motor 11 in the drive train 10th fed. The conversion takes place by timing an electronic switching mechanism 4th , which is not shown in further detail.
  • Durch die zeitliche Taktung im Schaltwerk 4 wird die Wechselspannung mit hochfrequenten Störungen beaufschlagt. Da der Elektromotor 11 am Punkt 101 mit der Masse 110 des Kraftfahrzeugs 100 verbunden ist, koppeln diese Störungen in metallische Teile des Kraftfahrzeugs 100. Diese metallischen Teile wirken als Antennen, die die hochfrequenten Störungen abstrahlen. Daher ist der Pol T+ des Gleichspannungstors 2 über den Kondensator 5a mit dem Masseanschluss 7 des Spannungswandlers 1 verbunden. Der Pol T- des Gleichspannungstors 2 ist über den Kondensator 5b mit dem Masseanschluss 7 des Spannungswandlers 1 verbunden. Diese Verbindungen sind über das Schaltelement 6 geführt. Der Masseanschluss 7 ist am Punkt 102 mit der Masse 110 des Kraftfahrzeugs 100 als externer Masse 7a verbunden.Due to the timing in the rear derailleur 4th the AC voltage is subjected to high-frequency interference. Because the electric motor 11 at the point 101 with the crowd 110 of the motor vehicle 100 is connected, these disturbances couple into metallic parts of the motor vehicle 100 . These metallic parts act as antennas that radiate the high-frequency interference. Hence the pole T + of the DC voltage gate 2nd over the capacitor 5a with the ground connection 7 of the voltage converter 1 connected. The pole T- of the DC voltage gate 2nd is about the capacitor 5b with the ground connection 7 of the voltage converter 1 connected. These connections are through the switching element 6 guided. The ground connection 7 is on point 102 with the crowd 110 of the motor vehicle 100 as an external mass 7a connected.
  • Innerhalb des Antriebsstrangs 10 können auch mehrere Kapazitäten auf einem gemeinsamen Massepotential zusammengefasst sein, das seinerseits mit der Masse 110 des Kraftfahrzeugs 100 verbunden ist. Dies ist beispielsweise dann besonders einfach in das Kraftfahrzeug 100 einbaubar, wenn der Antriebsstrang 10 eine geschlossene Baugruppe ist, die im Ganzen in das Kraftfahrzeug 100 integriert wird.Inside the powertrain 10th can also be combined several capacities on a common ground potential, which in turn with the ground 110 of the motor vehicle 100 connected is. This is particularly easy in the motor vehicle, for example 100 can be installed if the drive train 10th is a closed assembly that is integrated into the motor vehicle as a whole 100 is integrated.
  • Wenn das Schaltelement 6 auf Durchgang geschaltet ist, werden die hochfrequenten Störungen aus der Fahrzeugmasse 110 zurück in den Spannungswandler 1 gezogen und insofern kurzgeschlossen. Auf diese Weise wird die Abstrahlung dieser Störungen in die Umgebung deutlich vermindert. Allerdings ist in diesem Zustand die Fahrzeugmasse 110 mit je einem Pol jedes der beiden Kondensatoren 5a, 5b verbunden. Beim Hantieren an dem Fahrzeug 100 reicht dann eine Berührung nur eines der beiden Pole T+, T- des Gleichspannungstors 2, um einen elektrischen Schlag aus der in einem der Kondensatoren 5a, 5b gespeicherten Energie zu erhalten.If the switching element 6 is switched to continuity, the high-frequency interference from the vehicle mass 110 back to the voltage converter 1 pulled and short-circuited. In this way, the radiation of these disturbances into the environment is significantly reduced. However, the vehicle mass is in this state 110 with one pole of each of the two capacitors 5a , 5b connected. When handling the vehicle 100 then just touching one of the two poles is enough T + , T- of the DC voltage gate 2nd to get an electric shock from in one of the capacitors 5a , 5b to get stored energy.
  • Daher wird vorteilhaft dann, wenn der Elektromotor 11 nicht aktiv ist und die Funkentstörung durch die Kondensatoren 5a und 5b nicht benötigt wird, das Schaltelement 6 auf Unterbrechung geschaltet. Der jeweils mit dem Schaltelement 6 verbundene Pol jedes der beiden Kondensatoren 5a, 5b ist dann für Menschen nicht mehr zugänglich, so dass die Kapazitäten dieser Kondensatoren 5a, 5b kein Gefährdungspotential mehr darstellen.Therefore, it is advantageous if the electric motor 11 is not active and radio interference suppression by the capacitors 5a and 5b the switching element is not required 6 switched to interruption. The one with the switching element 6 connected pole of each of the two capacitors 5a , 5b is then no longer accessible to people, so the capacitance of these capacitors 5a , 5b no longer represent a potential hazard.
  • Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Traktionsbatterie 120 des Kraftfahrzeugs 120 aus einer externen Ladestation 200 geladen wird, weil die Ladestation 200 und die Kabelverbindung zum Kraftfahrzeug 100 weitere Kapazitäten einbringen.This is especially important if the traction battery 120 of the motor vehicle 120 from an external charging station 200 charging because the charging station 200 and the cable connection to the motor vehicle 100 bring in additional capacities.
  • Zur Überwachung dieser sicherheitsrelevanten Funktion sind Diagnosemittel 8 vorgesehen. Es können zwei Arten von Fehlfunktionen auftreten.Diagnostic devices are used to monitor this safety-relevant function 8th intended. Two types of malfunctions can occur.
  • Zum einen kann das Schaltelement 6 in der Schaltstellung auf Durchgang festhängen, was zur Folge hat, dass die Verbindung zwischen den Kondensatoren 5a, 5b und dem Masseanschluss 7 nicht mehr unterbrochen werden kann. Insbesondere beim Aufladen der Traktionsbatterie 120 aus der Ladestation 200 bestünde dann Stromschlaggefahr. Daher wird in diesem Fall durch die Sicherheitseinrichtung 130 das Aufladen unterbunden. Der Fahrer des Fahrzeugs 100 muss mit dem in der Batterie 120 verbleibenden Energievorrat auskommen und eine Werkstatt aufsuchen. On the one hand, the switching element 6 stuck in the switch position for continuity, which has the consequence that the connection between the capacitors 5a , 5b and the ground connection 7 can no longer be interrupted. Especially when charging the traction battery 120 from the charging station 200 there would be a risk of electric shock. Therefore, in this case, by the safety device 130 prevents charging. The driver of the vehicle 100 must with that in the battery 120 remaining energy reserves and go to a workshop.
  • Zum anderen kann das Schaltelement 6 in der Schaltstellung auf Unterbrechung festhängen. In diesem Fall ist das Fahrzeug 100 immer berührsicher, doch fehlt die Funkentstörung. Daher wird in diesem Fall durch die Sicherheitseinrichtung 135 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben. Wird der Fehler innerhalb einer vorgegebenen Fahrstrecke oder Zeit nicht behoben, wird eine erneute Inbetriebnahme des Fahrzeugs 100 unterbunden. Es besteht also auch bei diesem Fehler Reparaturzwang. Statt die erneute Inbetriebnahme des Fahrzeugs 100 komplett zu unterbinden, kann auch lediglich die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors 11 eingeschränkt werden, damit das Fahrzeug 100 zumindest noch aus eigener Kraft eine Werkstatt erreichen kann („Limphome-Funktion“).On the other hand, the switching element 6 stuck in the switch position for an interruption. In this case the vehicle is 100 always safe to touch, but there is no radio interference suppression. Therefore, in this case, by the safety device 135 issued a warning to the driver. If the error is not remedied within a specified route or time, the vehicle is started up again 100 prevented. So there is also an obligation to repair this error. Instead of restarting the vehicle 100 To completely prevent it, only the speed and / or the torque of the electric motor 11 be restricted to the vehicle 100 can at least reach a workshop under their own steam ("limphome function").
  • Um die Wahrscheinlichkeit zu vermindern, dass auf Grund eines Fehlers das Aufladen unterbunden werden muss, sind in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Schaltelemente 6a und 6b in Reihe geschaltet. Die Schaltelemente 6a, 6b sind hier als Relais ausgebildet.In order to reduce the likelihood that charging must be stopped due to an error, the in 2nd Embodiment shown two switching elements 6a and 6b connected in series. The switching elements 6a , 6b are designed here as relays.
  • Das Schaltelement 6a verbindet in seiner in 2 gezeigten Schaltstellung das zweite Schaltelement 6b mit der Spannungsquelle 81a für ein Testpotential. In seiner in 2 nicht gezeigten Schaltstellung verbindet das Schaltelement 6a das zweite Schaltelement 6b mit den Kondensatoren 5a und 5b.The switching element 6a connects in its in 2nd switch position shown the second switching element 6b with the voltage source 81a for a test potential. In its in 2nd Switch position, not shown, connects the switching element 6a the second switching element 6b with the capacitors 5a and 5b .
  • Das Schaltelement 6b verbindet in seiner in 2 gezeigten Schaltstellung den Masseanschluss 7 mit der Spannungsquelle 81b für ein Testpotential. In seiner in 2 nicht gezeigten Schaltstellung verbindet das Schaltelement 6b den Masseanschluss 7 mit den Kondensatoren 5a und 5b, wobei diese Verbindung noch durch das Schaltelement 6a vermittelt wird.The switching element 6b connects in its in 2nd Switch position shown the ground connection 7 with the voltage source 81b for a test potential. In its in 2nd Switch position, not shown, connects the switching element 6b the ground connection 7 with the capacitors 5a and 5b , this connection still through the switching element 6a is conveyed.
  • Die Diagnosemittel 8 umfassen neben den Spannungsquellen 81a und 81b für die Testpotentiale zusätzlich Mittel 82a, 82b zur Überwachung dieser Testpotentiale, die in diesem Beispiel als Analog-Digital-Wandler mit Vorwiderständen realisiert sind. Jede der vier Kombinationen von Schaltzuständen der Schaltelemente 6a und 6b führt nominell zu einer eindeutigen Kombination von Spannungswerten, die durch die Analog-Digital-Wandler 82a, 82b registriert werden. Auf diese Weise können die tatsächlichen Schaltzustände der Schaltelemente 6a und 6b ermittelt werden.The diagnostic tools 8th include in addition to the voltage sources 81a and 81b additional funds for the test potential 82a , 82b to monitor these test potentials, which in this example are implemented as analog-digital converters with series resistors. Each of the four combinations of switching states of the switching elements 6a and 6b nominally leads to a unique combination of voltage values by the analog-to-digital converter 82a , 82b be registered. In this way, the actual switching states of the switching elements 6a and 6b be determined.
  • In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen 6a, 6b zwischen den Kondensatoren 5a, 5b und dem Masseanschluss 7 vorgesehen. Im Unterschied zu 2 sind die Schaltelemente 6a, 6b jedoch jeweils als antiserielle Schaltung zweier MOSFET-Transistoren realisiert. Derartige Schaltelemente wirken nicht, wie die Relais in 2, als Umschalter, sondern können nur, entsprechend der Darstellung des Schaltelements 6 in 1, entweder auf Durchgang oder auf Unterbrechung geschaltet sein. Daher sind die Diagnosemittel 8 hier anders organisiert. Auf der dem Masseanschluss 7 abgewandten Seite eines jeden der Schaltelemente 6a, 6b speist eine Spannungsquelle 83a, 83b jeweils über einen Vorwiderstand eine Testspannung ein. Über Mittel 84a, 84b wird dort jeweils das Potential überwacht. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob zwischen den Mitteln 84a, 84b und dem Masseanschluss 7 jeweils Durchgang besteht.In the in 3rd The exemplary embodiment shown is also a series connection of two switching elements 6a , 6b between the capacitors 5a , 5b and the ground connection 7 intended. In contrast to 2nd are the switching elements 6a , 6b however, each implemented as an anti-serial circuit of two MOSFET transistors. Such switching elements do not act like the relays in 2nd , as a switch, but can only, according to the representation of the switching element 6 in 1 , be switched to either continuity or interruption. Hence the diagnostic tools 8th organized differently here. On the the ground connection 7 opposite side of each of the switching elements 6a , 6b feeds a voltage source 83a , 83b test voltage via a series resistor. About means 84a , 84b the potential is monitored there. In this way it can be determined whether between the means 84a , 84b and the ground connection 7 there is passage.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
    • EP 2763868 B1 [0004]EP 2763868 B1 [0004]

Claims (13)

  1. Spannungswandler (1) zur Wandlung zwischen einer Gleichspannung an einem Gleichspannungstor (2) und einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannung an einem Wechselspannungstor (3) durch zeitliche Taktung eines elektronischen Schaltwerks (4), über das jede Phase (3a-3c) des Wechselspannungstors (3) wahlweise mit dem Pluspol oder mit dem Minuspol des Gleichspannungstors (2) verbindbar ist, wobei der Pluspol, und/oder der Minuspol, des Gleichspannungstors (2) über mindestens einen Kondensator (5, 5a, 5b) mit einem Masseanschluss (7) verbunden ist, wobei der Masseanschluss (7) mit einer externen Masse (7a) verbindbar ist und wobei die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) über mindestens ein Schaltelement (6, 6a, 6b) geführt ist.Voltage converter (1) for converting between a DC voltage at a DC voltage gate (2) and a single-phase or multi-phase AC voltage at an AC voltage gate (3) by timing an electronic switching mechanism (4) via which each phase (3a-3c) of the AC voltage gate ( 3) can optionally be connected to the positive pole or to the negative pole of the DC voltage gate (2), the positive pole and / or the negative pole of the DC voltage gate (2) having at least one capacitor (5, 5a, 5b) with a ground connection (7) is connected, the ground connection (7) being connectable to an external ground (7a) and the connection between the capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) being made via at least one switching element (6, 6a, 6b) is.
  2. Spannungswandler (1) nach Anspruch 1, wobei der Spannungswandler (1) dazu ausgebildet ist, mit dem Schaltelement (6, 6a, 6b) die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) zu unterbrechen, wenn auf den Spannungswandler (1) eine Beschleunigungs- oder Verzögerungskraft wirkt, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.Voltage converter (1) after Claim 1 , The voltage converter (1) is designed to use the switching element (6, 6a, 6b) to interrupt the connection between the capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) when the voltage converter (1) is connected Acceleration or deceleration force acts that exceeds a predetermined threshold.
  3. Spannungswandler (1) nach Anspruch 1, wobei der Spannungswandler (1) dazu ausgebildet ist, mit dem Schaltelement (6, 6a, 6b) die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) herzustellen, wenn ein an das Wechselspannungstor (3) des Spannungswandlers (1) angeschlossener Verbraucher aktiviert wird, und die Verbindung wieder zu trennen, wenn der Verbraucher deaktiviert wird.Voltage converter (1) after Claim 1 , wherein the voltage converter (1) is designed to establish the connection between the capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) with the switching element (6, 6a, 6b) when connected to the AC voltage gate (3) of the Voltage converter (1) connected consumer is activated, and to disconnect again when the consumer is deactivated.
  4. Spannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Schaltelement (6, 6a, 6b) eine Anordnung aus mindestens zwei Transistoren umfasst, wobei die Transistoren Bipolartransistoren und/oder Feldeffekttransistoren umfassen und wobei die durch die jeweilige Kollektor-Emitter-Strecke, bzw. durch die jeweilige Source-Drain-Strecke, definierten Durchlassrichtungen der Transistoren antiseriell zueinander geschaltet sind.Voltage converter (1) according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the switching element (6, 6a, 6b) comprises an arrangement of at least two transistors, the transistors comprising bipolar transistors and / or field effect transistors and wherein the through the respective collector-emitter path or through the respective source-drain path , defined forward directions of the transistors are connected to one another in an anti-serial manner.
  5. Spannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) über eine Reihenschaltung aus mehreren Schaltelementen (6a, 6b) geführt ist.Voltage converter (1) according to one of the Claims 1 to 4th The connection between the capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) is made via a series connection of several switching elements (6a, 6b).
  6. Spannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Diagnosemittel (8) vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, die korrekte Funktion, und/oder den tatsächlichen Schaltzustand, mindestens eines Schaltelements (6, 6a, 6b) zu erfassen.Voltage converter (1) according to one of the Claims 1 to 5 Diagnostic means (8) are provided which are designed to detect the correct function and / or the actual switching state of at least one switching element (6, 6a, 6b).
  7. Spannungswandler (1) nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Schaltelement (6, 6a, 6b) als Umschalter zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung ausgebildet ist, wobei das Schaltelement (6, 6a, 6b) den Masseanschluss (7), oder ein zwischen dieses Schaltelement (6, 6a, 6b) und den Masseanschluss (7) geschaltetes weiteres Schaltelement (6, 6a, 6b), in der ersten Schaltstellung mit einer Spannungsquelle (81a, 81b) für ein Testpotential und in der zweiten Schaltstellung mit dem Kondensator (5, 5a, 5b) verbindet und wobei die Diagnosemittel (8) Mittel (82a, 82b) zur Überwachung des Testpotentials umfassen.Voltage converter (1) after Claim 6 , wherein at least one switching element (6, 6a, 6b) is designed as a changeover switch between a first switching position and a second switching position, the switching element (6, 6a, 6b) being the ground connection (7), or one between this switching element (6, 6a , 6b) and the ground connection (7) connected further switching element (6, 6a, 6b), in the first switching position with a voltage source (81a, 81b) for a test potential and in the second switching position with the capacitor (5, 5a, 5b) connects and wherein the diagnostic means (8) comprise means (82a, 82b) for monitoring the test potential.
  8. Spannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die Diagnosemittel (8) eine Spannungsquelle (83a, 83b), die mit der dem Masseanschluss (7) abgewandten Seite mindestens eines Schaltelements (6, 6a, 6b) verbunden ist, und Mittel (84a, 84b) zur Überwachung des Potentials auf dieser Seite des Schaltelements (6, 6a, 6b) umfassen.Voltage converter (1) according to one of the Claims 6 to 7 The diagnostic means (8) have a voltage source (83a, 83b) which is connected to the side of the at least one switching element (6, 6a, 6b) facing away from the ground connection (7), and means (84a, 84b) for monitoring the potential this side of the switching element (6, 6a, 6b).
  9. Spannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kondensator (5, 5a, 5b) eine Kapazität von mindestens 500 nF, bevorzugt von mindestens 1 µF und ganz besonders bevorzugt von mindestens 10 µF aufweist.Voltage converter (1) according to one of the Claims 1 to 8th , wherein the capacitor (5, 5a, 5b) has a capacitance of at least 500 nF, preferably of at least 1 µF and very particularly preferably of at least 10 µF.
  10. Elektrischer Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug (100), umfassend einen Spannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie einen mit dem Wechselspannungstor (3) des Spannungswandlers (1) verbundenen Elektromotor (11).Electrical drive train (10) for a motor vehicle (100), comprising a voltage converter (1) according to one of the Claims 1 to 9 and an electric motor (11) connected to the AC voltage gate (3) of the voltage converter (1).
  11. Kraftfahrzeug (100) mit einem elektrischen Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Elektromotor (11) und der Masseanschluss (7) des Spannungswandlers (1) mit einer gemeinsamen Masse (110) des Kraftfahrzeugs (100) verbunden sind.Motor vehicle (100) with an electric drive train (10) according to one of the Claims 1 to 10th The electric motor (11) and the ground connection (7) of the voltage converter (1) are connected to a common ground (110) of the motor vehicle (100).
  12. Kraftfahrzeug (100) nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine wiederaufladbare Batterie (120) zur Speisung des Antriebsstrangs (10) sowie eine Sicherheitseinrichtung (130), die dazu ausgebildet ist, in Antwort auf eine Feststellung durch Diagnosemittel (8) des Spannungswandlers (1), dass auf Grund einer Fehlfunktion eines oder mehrerer Schaltelemente (6, 6a, 6b) die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) des Spannungswandlers (1) nicht unterbrochen werden kann, das Aufladen der Batterie (120) aus einer fahrzeugexternen Energiequelle (200) zu unterbinden.Motor vehicle (100) after Claim 11 , further comprising a rechargeable battery (120) for feeding the drive train (10) and a safety device (130) which is designed in response to a determination by diagnostic means (8) of the voltage converter (1) that due to a malfunction of a or more switching elements (6, 6a, 6b) the connection between the capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) of the voltage converter (1) cannot be interrupted to prevent charging of the battery (120) from an energy source (200) external to the vehicle.
  13. Kraftfahrzeug (100) nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Sicherheitseinrichtung (135), die dazu ausgebildet ist, in Antwort auf eine Feststellung durch Diagnosemittel (8) des Spannungswandlers (1), dass auf Grund einer Fehlfunktion eines oder mehrerer Schaltelemente (6, 6a, 6b) die Verbindung zwischen dem Kondensator (5, 5a, 5b) und dem Masseanschluss (7) des Spannungswandlers (1) nicht hergestellt werden kann, eine Warnung an den Fahrer auszugeben und nach Ablauf einer vorgegebenen Fahrstrecke oder Zeit eine erneute Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs (100) zu unterbinden, und/oder die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors (11) einzuschränken.Motor vehicle (100) after Claim 11 , further comprising a safety device (135) which is designed, in response to a determination by diagnostic means (8) of the voltage converter (1), that due to a malfunction of one or more switching elements (6, 6a, 6b) the connection between the Capacitor (5, 5a, 5b) and the ground connection (7) of the voltage converter (1) cannot be produced, issue a warning to the driver and prevent the motor vehicle (100) from being started up again after a predetermined route or time, and / or restrict the speed and / or the torque of the electric motor (11).
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